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公转周期

公转周期是行星恒星或是卫星行星转动一周所用的时间。公转周期为一个恒星年,需时365日6时9分10秒或365.2564日。

地球自转运动有两个周期即恒星日太阳日,那么,地球公转运动是否只有回归年一个周期呢? 地球绕日公转存在三个周期:恒星年近点年回归年

1、恒星年: 以某一遥远的恒星作为参照物,地球绕太阳运转360度的历时,T=365.25636日,它是地球公转的真正周期。只有用恒星年才能准确真实地计算出地球公转的角速度和线速度。

2.近点年: 地球绕日运转的轨道是一个近似正圆的椭圆轨道,地球中心连续两次经过轨道上的近日点(或远日点)的时间间隔,是地球公转速度的变化周期。这是近 点年的定义。由于近日点和远日点的前移(每年东移11秒)其长度为(如下图)近点年:T=365.25964日比恒星年长0.00328日,近点年也是日地距离变化的周期,又是整个地球接受太阳辐射能数值发生变化的周期,不是地球公转的真正周期。

3.回归年是太阳直射点回归运动的周期,T=365.2422日 它比恒星年短0.01416日.

回归年略短于恒星年的现象叫做岁差,岁差是地球公转和地轴运动相结合的结果,这种结合决定了二分二至地球位置不是定点,而是在公转轨道上不断西移的动点,从而导致地球公转一周不等于太阳直射点纬度变化一周。回归年虽不是地球公转的真正周期,但它是地球上季节变化的周期,对人类有着十分重要的意义,我们生活中的“年”的概念,通常就是指回归年,阳历中的具体年历就是依据回归年来排定的,这也就成为我们学习的重点内容。

公转周期为一个恒星年,需时365日6时9分10秒或365.2564日。地球绕太阳公转一周所需要的时间,就是地球公转周期。笼统地说,地球公转周期是一“年”。因为太阳周年视运动 的周期与地球公转周期是相同的,所以地球公转的周期可以用太阳周年视运动来测得。地球上的观测者,观测到太阳在黄道上连续经过某一点的时间间隔,就是一“年”。由于所选取的参考点不同,则“年”的长度也不同。常用的周期单位有恒星年、回归年和近点年。地球公转的恒星周期就是恒星年。这个周期单位是以恒星为参考点而得到的。

在一个恒星年期间,从太阳中心上看,地球中心从以恒星为背景的某一点出发,环绕太阳运行一周,然后回到天空中的同一点;从地球中心上看,太阳中心从黄道上某点出发,这一点相对于恒星是固定的,运行一周,然后回到黄道上的同一点。因此,从地心天球的角度来讲,一个恒星年的长度就是视太阳中心,在黄道上,连续两次通过同一恒星的时间间隔。恒星年是以恒定不动的恒星为参考点而得到的,所以,它是地球公转360°的时间,是地球公转的真正周期。用日的单位表示,其长度为365.2564日,即365日6小时9分10秒。地球公转的春分点周期就是回归年。这种周期单位是以春分点为参考点得到的。

在一个回归年期间,从太阳中心上看,地球中心连续两次过春分点;从地球中心上看,太阳中心连续两次过春分点。从地心天球的角度来讲,一个回归年的长度就是视太阳中心在黄道上,连续两次通过春分点的时间间隔。春分点是黄道和天赤道的一个交点,它在黄道上的位置不是固定不变的,每年西移50″.29,也就是说春分点在以“年”为单位的时间里,是个动点,移动的方向是自东向西的,即顺时针方向。而视太阳在黄道上的运行方向是自西向东的,即逆时针的。这两个方向是相反的,所以,视太阳中心连续两次春分点所走的角度不足360°,而是360°50″.29即359°59′9″.71,这就是在一个回归年期间地球公转的角度。因此,回归年不是地球公转的真正周期,只表示地球公转了359°59′9″.71的角度所需要的时间,用日的单位表示,其长度为365.2422日,即365日5小时48分46秒。地球公转的近日点周期就是近点年。这种周期单位是以地球轨道的近日点为参考点而得到的。

在一个近点年期间,地球中心(或视太阳中心)连续两次过地球轨道的近日点。由于近日点是一个动点,它在黄道上的移动方向是自西向东的,即与地球公转方向(或太阳周年视运动的方向)相同,移动的量为每年11″,所以,近点年也不是地球公转的真正周期,一个近点年地球公转的角度为360°+11″,即360°0′11″,用日的单位来表示,其长度365.2596日,即365日6小时13分53秒。只有恒星年才是地球公转的真正周期。

在下面章节中,我们将学习到回归年是地球寒暑变化周期,即四季变化的周期,它与人类的生活生产关系极为密切。回归年略短于恒星年,每年短20分24秒,在天文学上称为岁差。为什么春分点每年西移50″.29而造成岁差现象呢?这是地轴进动的结果。地轴的进动同地球的自转、地球的形状、黄赤交角的存在以及月球绕地球公转轨道的特征,有着密切的联系。地轴的进动类似于陀螺的旋转轴环绕铅垂线的摆动。当急转的陀螺倾斜时,旋转轴就绕着与地面垂直的轴线,画圆锥面,陀螺轴发生缓慢的晃动。这是因为地球引力有使它倾倒的趋势,而陀螺本身旋转运动的惯性作用,又使它维持不倒,于是便在引力作用下发生缓慢的晃动。这就是陀螺的进动。地球的自转,就好像是一个不停地旋转着的庞大无比的大“陀螺”,由于惯性作用,地球始终在不停地自转着。地球自身的形状类似于一个椭球体,赤道部分是凸出的,即有一个赤道隆起带。同时,由于黄赤交角的存在,太阳中心与地球中心的连线,不是经常通过赤道隆起带的。所以,太阳对地球的吸引力,尤其是对于赤道隆起带的吸引力,是不平衡的。

另外,月球绕地球公转的轨道平面,与黄道面和天赤道面都不重合,与黄道面呈5°9′的夹角,也就是说,地球中心与月球中心的连线,也不是经常通过赤道隆起带。所以,月球对地球的吸引力,尤其是对赤道隆起带的吸引力,也是不平衡的。

据万有引力定律,F1>F2。日月的这种不平衡吸引力,力图使赤道面与地球轨道面相重合,达到平衡状态。但是,地球自转的惯性作用,使其维持这种倾斜状态。于是,地球就在月球和太阳的不平衡的吸引力共同作用下产生了摆动,这种摆动表现为地轴以黄轴为轴做周期性的圆锥运动,圆锥的半径为23°26′,即等于黄赤交角。地轴的这种运动, 称为地轴进动。地轴进动方向为自东向西,即同地球自转和公转方向相反,而陀螺的进动方向与自转方向是一致的。这是因为陀螺有“倾倒”的趋势,而地轴有“直立”的趋势。 地轴进动的速度非常缓慢,每年进动50″.29,进动的周期是25800年。由于地轴的进动,造成地球赤道面在空间的倾斜方向发生了改变,引起天赤道相应的变化,致使天赤道与黄道的交点春分点和秋分点,在黄道上相应地移动。移动的方向是自东向西的,即与地球公转方向相反,每年移动的角度为50″.29。因此,年的长度,以春分点为参考点周期单位要比以恒定不动的恒星为参考点的周期单位略短,这就是产生岁差的原因。

由于地轴的进动,造成地球的南北两极的空间指向发生改变,使天极以25800年为周期绕黄极运动。所以,天北极和天南极在天球上的位置也是在缓慢地移动着。北极星在公元前3000年曾是天龙座α星,21世纪的北极星在小熊座α星附近,到了公元7000年,移到仙王座α星附近,到公元14000年,织女星将成为北极星。由于地轴进动造成天极和春分点在天球上的移动,以其为依据而建立起来的天球坐标系也必然相应地变化。对赤道坐标系来说,恒星的赤经和赤纬要发生变化,对黄道坐标系来说,恒星的黄经要发生改变。但是,地轴的进动不改变黄赤交角,即地轴在进动时,地轴与地球轨道面的夹角始终是66°34′。由于地轴进动而造成的天极、春分点的移动角度相对来讲是很微小的,在较长的时间里不会有很大的移动。仍然可以说天极和春分点在天球上的位置不变,恒星的赤经、赤纬和黄经也可以粗略地认为是不变的,以此为依据而建立的星表、星图仍是可以长期使用的。

八大行星的轨道半径及公转周期

哈雷彗星的公转周期

哈雷彗星的公转周期是76~79年

(上次通过近日点:1986年2月9日 下次过近日点:2061年7月28日)

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